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DE10138477A1 - Zweispannungsbordnetze mit Kurzschlußerkennung - Google Patents

Zweispannungsbordnetze mit Kurzschlußerkennung

Info

Publication number
DE10138477A1
DE10138477A1 DE10138477A DE10138477A DE10138477A1 DE 10138477 A1 DE10138477 A1 DE 10138477A1 DE 10138477 A DE10138477 A DE 10138477A DE 10138477 A DE10138477 A DE 10138477A DE 10138477 A1 DE10138477 A1 DE 10138477A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrical system
voltage
short
electrical
dual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10138477A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Wistrach
Torsten Zawade
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE10138477A priority Critical patent/DE10138477A1/de
Publication of DE10138477A1 publication Critical patent/DE10138477A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • H02J2105/33—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Zweispannungsbordnetz (1) mit Kurzschlußerkennung (11, 21) zur Erkennung eines Kurzschlusses zwischen den zwei Bordnetzen, umfassend zwei Bordnetze unterschiedlicher Spannungsniveaus, in denen elektrische Verbraucher (R1, R2) angeordnet sind, wobei jedem Bordnetz mindestens ein Schaltelement (13, 23) zum Abtrennen der elektrischen Verbraucher (R1, R2) von der Spannungsversorgung zugeordnet ist, wobei die Kurzschlußstromerkennung (21) im Bordnetz mit dem höheren Spannungsniveau (U2) angeordnet ist und parallel zum Schaltelement (13) im Bordnetz mit dem niedrigeren Spannungsniveau (U1) eine Diode (14) in Sperrichtung angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zweispannungsbordnetz mit Kurzschlußerkennung zur Erkennung eines Kurzschlusses zwischen den zwei Bordnetzen, umfassend zwei Bordnetze unterschiedlicher Spannungsniveaus, in denen elektrische Verbraucher angeordnet sind.
  • Derartige Zweispannungsbordnetze werden zur Zeit beispielsweise für die Kraftfahrzeugtechnik entwickelt. Aufgrund der zunehmenden Anzahl von elektrischen Verbrauchern reicht oftmals eine 12 V Bordnetzspannung nicht mehr aus. Des weiteren kommen elektrische Verbraucher zur Anwendung, die eine höhere Betriebsspannung benötigen, so daß Zweispannungsbordnetze entwickelt werden, die ein unterschiedliches Spannungsniveau von beispielsweise 14 V und 42 V aufweisen. Weiter ist es bekannt, diese Bordnetze über einen DC/DC-Wandler zu verbinden, damit diese beispielsweise über einen gemeinsamen Generator versorgbar sind.
  • Ein Kurzschluß der beiden Einzelbordnetze zur Masse kann normalerweise sehr einfach über die bekannten Kurzschlußstromerkennungen erfolgen. Sehr viel schwieriger ist die Erkennung eines Kurzschlusses zwischen den beiden Bordnetzen. Dieser Kurzschluß führt in manchen Fällen im Bordnetz mit der höheren Spannung nur zu einer sehr geringen Stromänderung, die schwer zu detektieren ist. Daher müßte der Kurzschlußstrom am Verbraucher des Bordnetzes mit der niedrigen Spannung detektiert werden. Diese Modifikation an den elektrischen Verbrauchern ist aber unerwünscht, da dann die bereits vorhandenen und ausgereiften Baugruppen geändert werden müßten.
  • Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Zweispannungsbordnetz mit Kurzschlußstromerkennung eines Kurzschlusses zwischen den zwei Bordnetzen zu schaffen, daß keine Modifikation der bereits vorhandenen elektrischen 12 Volt-Komponenten und Steuergeräte benötigt.
  • Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Hierzu ist jedem Bordnetz mindestens ein Schaltelement zum Abtrennen der elektrischen Verbraucher von der Spannungsversorgung zugeordnet, wobei die Kurzschlußstromerkennung im Bordnetz mit dem höheren Spannungsniveau angeordnet ist und parallel zum Schaltelement im Bordnetz mit dem niedrigeren Spannungsniveau eine Diode in Sperrichtung angeordnet ist. Dadurch wird gezielt der Kurzschlußstrom erhöht, so daß dieser von der Kurzschlußstromerkennung im Bordnetz mit dem höheren Spannungsniveau detektiert werden kann. Dabei wird ausgenutzt, daß bei einem Kurzschluß diese Diode stehts in Flußrichtung gepolt ist und ein zusätzlicher Strom unabhängig von der Stellung des Schaltelementes im Bordnetz mit der niedrigeren Spannung fließt. Der gesamte schaltungstechnische Aufwand beschränkt sich auf die Diode sowie einer entsprechenden Anpassung der Kurzschlußstromerkennung hinsichtlich der Schwellwerte im Bordnetz mit der höheren Spannung. Dabei kann jedes Bordnetz in eine Vielzahl von Bordnetzzweigen unterteilt werden, wobei dann jedem Bordnetzzweig ein Schaltelement zugeordnet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens das Schaltelement im Bordnetz mit dem niedrigeren Spannungsniveau als Leistungs-MOSFET ausgebildet, dessen parasitäre Diode die Kurzschlußstromerhöhungs-Diode bildet. Hindurch kann vollständig auf separate neue Bauelemente in dem entsprechenden Bordnetz bzw. Bordnetzzweig verzichtet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Bordnetze galvanisch miteinander über eine gemeinsame Masseleitung verbunden und parallel zu den Verbrauchern im Bordnetz mit dem niedrigeren Spannungsniveau eine Sperrichtung gepolte Schutzdiode angeordnet, die bei Massefehlern die Verpolungsspannung an den elektrischen Verbrauchern auf die Flußspannung der Schutzdiode beschränkt.
  • Die Aussteuerung der Schaltelemente erfolgt vorzugsweise über in den jeweiligen Bordnetzen angeordnete Steuergeräte.
  • Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des Zweispannungsbordnetzes ist der Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Schaltungsanordnung eines Zweispannungsbordnetzes mit Kurzschlußstromerkennung.
  • Das Zweispannungsbordnetz 1 umfaßt ein Bordnetz mit einer Spannung U1 und ein Bordnetz mit einer Spannung U2, wobei gilt U2 > U1. Die beiden Bordnetze sind jeweils mit einer Kurzschlußstromerkennung 11, 21 ausgebildet, die im einfachsten Fall als Srommeßeinrichtung ausgebildet ist. Des weiteren umfaßt jedes Bordnetz ein Steuergerät 12, 22, das die Meßwerte der Kurzschlußstromerkennung 11, 21 zugeführt bekommt und in Abhängigkeit des erfaßten Stromes ein Schaltelement 13, 23 betätigt. Parallel zum Schaltelement 13 ist eine in Sperrichtung gepolte Diode 14 angeordnet. In den Bordnetzen sind dann verschiedene elektrische Verbraucher R1, R2 angeordnet. Parallel zu den Verbrauchern R1 ist eine Schutzdiode 15 in Sperrichtung gepolt angeordnet.
  • Im regulären Betrieb sind die beiden Schaltelemente 13, 23 geschlossen und die elektrischen Verbraucher R1, R2 werden mit der Bordnetzspannung U1 bzw. U2 versorgt. Tritt in einem Bordnetz ein Kurzschluß auf, so wird dieser durch einen entsprechenden Kurzschlußstrom durch die Kurzschlußstromerkennung 11 bzw. 21 detektiert, woraufhin das jeweilige Steuergerät 12, 22 das jeweilige Schaltelement 13, 23 öffnet, so daß die Gefahr eines Brandes verhindert wird, wobei das jeweils andere Bordnetz hiervon unberührt weiter arbeiten kann. Tritt nun jedoch ein Kurzschluß zwischen den beiden Bordnetzen ein, so fließt ein Kurzschlußstrom IK vom Bordnetz mit der höheren Spannung zum Bordnetz mit der niedrigeren Spannung. Der Kurzschluß bewirkt, daß die Diode 14 in Flußrichtung gepolt ist, so daß der Kurzschlußstrom vergrößert wird gegenüber einer Schaltung ohne Diode 14 bei offenem Schaltelement 13. Dieser vergrößerte Kurzschlußstrom IK kann dann von der Kurzschlußstromerkennung 21 detektiert werden und das Schaltelement 21 geöffnet werden. Ohne die Diode 14 würde der gesamte Kurzschlußstrom IK bei offenem Schaltelement 13 über den elektrischen Verbraucher R1 abfließen. Dieser Kurzschlußstrom IK wäre zwar erheblich höher als der Nennstrom durch den Verbraucher R1, jedoch im Regelfall sehr klein gegenüber dem Nennstrom der Verbraucher R2, so daß eine sehr kleine Stromänderung detektiert werden müsste, was bekanntlich sehr schwierig ist. Durch die Diode 14 wird der Kurzschlußstrom IK im Verhältnis zum Nennstrom der Verbraucher R2 bei offenem Schaltelement 13 wesentlich erhöht und kann leichter detektiert werden.
  • Die Schutzdiode 15 dient dazu bei Massefehlern die Verpolspannung an dem elektrischen Verbraucher R1 auf die Flußspannung der Schutzdiode 15 zu begrenzen.
  • Die Schaltelemente 13, 23 können beispielsweise als Relais, mechanische Schalter oder als Transistoren ausgebildet sein.

Claims (5)

1. Zweispannungsbordnetz mit Kurzschlußerkennung zur Erkennung eines Kurzschlusses zwischen den zwei Bordnetzen, umfassend zwei Bordnetze unterschiedlicher Spannungsniveaus, in denen elektrische Verbraucher angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bordnetz mindestens ein Schaltelement (13, 23) zum Abtrennen der elektrischen Verbraucher (R1, R2) von der Spannungsversorgung zugeordnet ist, wobei die Kurzschlußstromerkennung (21) im Bordnetz mit dem höheren Spannungsniveau (U2) angeordnet ist und parallel zum Schaltelement (13) im Bordnetz mit dem niedrigeren Spannungsniveau (U1) eine Diode (14) in Sperrichtung angeordnet ist.
2. Zweispannungsbordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Schaltelement (13) im Bordnetz mit dem niedrigeren Spannungsniveau als Leistungs-MOSFET ausgebildet ist, dessen parasitäre Diode die Kurzschlußstromerhöhungs-Diode (14) bildet.
3. Zweispannungsbordnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bordnetze galvanisch verbunden und parallel zu den Verbrauchern (R1) im Bordnetz mit dem niedrigeren Spannungsniveau (U1) eine in Sperrichtung gepolte Schutzdiode (15) angeordnet ist.
4. Zweispannungsbordnetz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (13, 23) jeweils von einem im Bordnetz angeordneten Steuergerät (12, 22) ansteuerbar sind.
5. Zweispannungsbordnetz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweispannungsbordnetz (1) in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
DE10138477A 2001-08-03 2001-08-03 Zweispannungsbordnetze mit Kurzschlußerkennung Ceased DE10138477A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013050207A1 (de) 2011-10-07 2013-04-11 Robert Bosch Gmbh Diagnoseeinrichtung für mehrspannungsbordnetz, mehrspannungsbordnetz und verfahren zum betrieb eines mehrspannungsbordnetzes

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WO2013050207A1 (de) 2011-10-07 2013-04-11 Robert Bosch Gmbh Diagnoseeinrichtung für mehrspannungsbordnetz, mehrspannungsbordnetz und verfahren zum betrieb eines mehrspannungsbordnetzes
DE102012215542A1 (de) 2011-10-07 2013-04-11 Robert Bosch Gmbh Schutz- und/oder Diagnoseeinrichtung für Mehrspannungsbordnetz, Mehrspannungsbordnetz und Verfahren zum Betrieb eines Mehrspannungsbordnetzes
US9310411B2 (en) 2011-10-07 2016-04-12 Robert Bosch Gmbh Diagnostic device for a multi-voltage vehicle electrical system, a multi-voltage vehicle electrical system, and a method for operating a multi-voltage vehicle electrical system

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Legal Events

Date Code Title Description
8181 Inventor (new situation)

Inventor name: ZAWADE, TORSTEN, DIPL.-ING., 31228 PEINE, DE

Inventor name: WISTRACH, MICHAEL, DIPL.-ING., 38126 BRAUNSCHWEIG,

8110 Request for examination paragraph 44
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